[發(fā)明專利]深空通信中基于校驗(yàn)矩陣的準(zhǔn)循環(huán)LDPC編碼器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710235925.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN106972864A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 榮成市鼎通電子信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H03M13/11
• 分類號(hào): H03M13/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信道編碼領(lǐng)域，特別涉及一種深空通信系統(tǒng)中基于校驗(yàn)矩陣的QC-LDPC編碼器。

背景技術(shù)

低密度奇偶校驗(yàn)(Low-Density Parity-Check,LDPC)碼是高效的信道編碼技術(shù)之一，而準(zhǔn)循環(huán)LDPC(Quasi-Cyclic LDPC，QC-LDPC)碼是一種特殊的LDPC碼。QC-LDPC碼的生成矩陣G和校驗(yàn)矩陣H都是由循環(huán)矩陣構(gòu)成的陣列，具有分塊循環(huán)的特點(diǎn)，故被稱為QC-LDPC碼。循環(huán)矩陣的首行是末行循環(huán)右移1位的結(jié)果，其余各行都是其上一行循環(huán)右移1位的結(jié)果，因此，循環(huán)矩陣完全由其首行來表征。通常，循環(huán)矩陣的首行被稱為它的生成多項(xiàng)式。

深空通信標(biāo)準(zhǔn)采用系統(tǒng)形式的QC-LDPC碼，其生成矩陣G的左半部分是一個(gè)單位矩陣，右半部分是由e×c個(gè)b×b階循環(huán)矩陣G_i,j(0≤i<e,e≤j<t,t＝e+c)構(gòu)成的陣列，如下所示：

其中，I是b×b階單位矩陣，0是b×b階全零矩陣。G的連續(xù)b行和b列分別被稱為塊行和塊列。由式(1)可知，G有e塊行和t塊列。深空通信標(biāo)準(zhǔn)采用了一種碼率η＝1/2的QC-LDPC碼，對(duì)于該碼，t＝20，e＝8，c＝12，b＝2048。

深空通信標(biāo)準(zhǔn)中1/2碼率QC-LDPC編碼器的現(xiàn)有解決方案是基于c個(gè)I型移位寄存器加累加器(Type-I Shift-Register-Adder-Accumulator,SRAA-I)電路的串行編碼器。由c個(gè)SRAA-I電路構(gòu)成的串行編碼器，在e×b個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成編碼。該方案需要2×c×b個(gè)寄存器、c×b個(gè)二輸入與門和c×b個(gè)二輸入異或門，還需要e×c×b比特ROM存儲(chǔ)循環(huán)矩陣的生成多項(xiàng)式。該方案有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是需要大量存儲(chǔ)器，導(dǎo)致電路成本高；二是串行輸入信息比特，編碼速度慢。

發(fā)明內(nèi)容

深空通信系統(tǒng)中1/2碼率QC-LDPC編碼器的現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方案存在成本高、編碼速度慢的缺點(diǎn)，針對(duì)這些技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于校驗(yàn)矩陣的QC-LDPC編碼器。

如圖2所示，深空通信系統(tǒng)中基于校驗(yàn)矩陣的QC-LDPC編碼器主要由2部分組成：后向迭代電路和向量與高密度矩陣的乘法器。編碼過程分3步完成：第1步，使用后向迭代電路計(jì)算向量p_y和x；第2步，使用向量與高密度矩陣的乘法器計(jì)算部分校驗(yàn)向量p_x；第3步，使用后向迭代電路計(jì)算部分校驗(yàn)向量p_y，從而得到校驗(yàn)向量p＝(p_x,p_y)。

本發(fā)明提供的QC-LDPC編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在顯著提高編碼速度的條件下，減少存儲(chǔ)器，從而降低成本，提高吞吐量。

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)與方法可通過下面的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。

附圖說明

圖1是行列交換后近似下三角校驗(yàn)矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基于校驗(yàn)矩陣的QC-LDPC編碼過程；

圖3是后向迭代電路；

圖4是循環(huán)左移累加器RLA電路的功能框圖；

圖5是由u個(gè)RLA電路構(gòu)成的一種向量與高密度矩陣的乘法器；

圖6總結(jié)了編碼器各編碼步驟以及整個(gè)編碼過程所需的硬件資源和處理時(shí)間。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍作出更為清楚明確的界定。

循環(huán)矩陣的行重和列重相同，記作w。如果w＝0，那么該循環(huán)矩陣是全零矩陣。如果w＝1，那么該循環(huán)矩陣是可置換的，稱為置換矩陣，它可通過對(duì)單位矩陣I循環(huán)右移若干位得到。QC-LDPC碼的校驗(yàn)矩陣H是由c×t個(gè)b×b階循環(huán)矩陣H_i,k(1≤i≤c,1≤k≤t,t＝e+c)構(gòu)成的如下陣列：

通常情況下，校驗(yàn)矩陣H中的任一循環(huán)矩陣要么是全零矩陣(w＝0)要么是置換矩陣(w＝1)。令循環(huán)矩陣H_i,k的首行g(shù)_i,k是其生成多項(xiàng)式。因?yàn)镠是稀疏的，所以g_i,k只有1個(gè)‘1’，甚至沒有‘1’。